Nghiên Cứu Động Lực Học Hệ Thống Truyền Động Thủy Lực Của Bộ Công Tác

7. Bố cục của luận án

Luận án được sắp xếp theo các nội dung sau:

Mở đầu

Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Nội dung của Chương 1 là trình bày tổng quan về địa chất ở vùng Đồng bằng Bắc Bộ, tính chất cơ lý của đất công tác; giới thiệu chung về công nghệ thi công cọc khoan nhồi, về tình hình sử dụng máy khoan cọc nhồi tại Việt Nam, về máy khoan cọc nhồi khi thi công trên các công trình giao thông. Trình bày tổng quan về các kết quả đã nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến nội dung của luận án. Thông qua việc phân tích các ưu, khuyết điểm, xu hướng nghiên cứu để nêu lên tính cấp thiết của đề tài, hình thành các nhiệm vụ nghiên cứu của luận án.

Chương 2. Nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực của bộ công tác máy khoan cọc nhồi kiểu gầu xoay do Việt Nam chế tạo

Nội dung của Chương 2 là nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực dẫn động động cơ thủy lực quay mâm khoan và xi lanh thủy lực ép mâm khoan. Từ chương trình mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố địa chất và điều kiện khai thác đến các thông số động lực học của hệ thống truyền động thủy lực nhằm xác định các thông số động lực học của hệ thống này. Các nội dung trình bày ở Chương 2 còn làm cơ sở để nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của gầu khoan ở Chương 3.

Chương 3. Nghiên cứu xác định các thông số kết cấu và thông số làm việc hợp lý của gầu khoan

Chương 3 tập trung nghiên cứu xây dựng công thức tính mô men cản và công suất dẫn động gầu khoan phụ thuộc vào các thông số kết cấu và thông số làm việc của gầu, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của các thông kết cấu và thông số làm việc của gầu đến mô men cản và công suất dẫn động gầu khoan. Trên cơ sở phân tích hình dạng kết cấu gầu khoan và máy cơ sở đã cho trước công suất nguồn động lực, tiến hành giải bài toán tối ưu xác định các thông số kết cấu và thông số làm việc hợp lý của gầu khoan theo hàm mục tiêu chi phí năng lượng riêng nhỏ nhất.

Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm

Sau khi đã có các kết quả nghiên cứu lý thuyết của Chương 2 và Chương 3, tiến hành thực nghiệm và đo đạc các thông số làm việc trong các trường hợp hoạt động

của máy. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng phương pháp tính toán, mô hình thuật toán, công cụ tính toán và xác định một số thông số đầu vào để giải bài toán động lực học hệ thống truyền động thủy lực ở Chương 2.

Kết luận và kiến nghị

Trình bày các kết luận chính, các đóng góp mới của luận án và hướng nghiên cứu tiếp theo.

Tài liệu tham khảo

Danh mục các công trình đã công bố

CHƯƠNG 1‌

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU‌

1.1. Giới thiệu về công nghệ thi công cọc khoan nhồi và máy khoan cọc nhồi‌

1.1.1. Giới thiệu về địa chất ở vùng Đồng bằng Bắc Bộ‌

Đồng bằng Bắc Bộ có tầm quan trọng đặc biệt trong nền kinh tế của cả nước. Ngoài thủ đô Hà Nội là các thị xã, thành phố của các tỉnh vùng đồng bằng Bắc Bộ, nơi đang diễn ra sự phát triển mạnh mẽ của quá trình đô thị hoá, công nghiệp hoá và hiện đại hoá. Đồng bằng có diện tích gần 17.000 km2 với 12 tỉnh thành: Vĩnh Phúc, Hà Tây, TP. Hà Nội, Bắc Ninh, Hưng Yên, Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định, Thái Bình, TP. Hải Phòng, Quảng Ninh và Hải Dương. Địa hình Bắc Bộ đa dạng và phức tạp bao gồm đồi núi, đồng bằng, bờ biển và thềm lục địa. Đồng bằng Bắc Bộ có lịch sử phát triển địa hình và địa chất lâu dài, phong hóa mạnh mẽ, có bề mặt thấp dần, xuôi theo hướng Tây Bắc - Đông Nam được thể hiện thông qua hướng chảy của các dòng sông lớn. Khu vực đồng bằng rộng lớn nằm ở lưu vực sông Hồng, có diện tích 14,8 ngàn km² và bằng 4.5% diện tích cả nước. Đồng bằng dạng hình tam giác, đỉnh là Thành phố Việt Trì và cạnh đáy là đường bờ biển phía Đông. Đây là đồng bằng châu thổ lớn thứ hai Việt Nam (sau Đồng bằng sông Cửu Long diện tích 40.000 km²) do sông Hồng và sông Thái Bình bồi đắp. Địa chất của vùng đồng bằng Bắc Bộ chủ yếu là loại trầm tích tam giác châu cũ và tam giác châu mới của hai con sông lớn là sông Hồng, sông Thái Bình và các chỉ lưu của chúng. Bên cạnh đó, đồng bằng Bắc Bộ là một đồng bằng được hình thành trên miền võng chồng lên nền uốn nếp làm cho đồng bằng tuy rộng và bằng phẳng nhưng xung quanh còn nhiều đồi núi.

Vùng đồng bằng Bắc Bộ với đặc điểm nổi bật là sự phân bố phổ biến của đất yếu với quy luật phân bố phức tạp, thành phần và tính chất đặc biệt. Sự có mặt của đất yếu trong cấu trúc nền đất sẽ gây ra các vấn đề mất ổn định nền đất (sụt, trượt), lún và lún kéo dài làm cho công trình bị phá huỷ hoặc ảnh hưởng lớn đến điều kiện làm việc bình thường của các loại công trình. Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu thích hợp cho điều kiện của Việt Nam.

Nhìn chung, địa chất đồng bằng Bắc Bộ cấu tạo từ hai tầng lớn [27]: Tầng dưới: hạt thô (cuội, sỏi, sạn lẫn cát thô, cát vừa hay nhỏ, cát pha sét); Tầng trên: hạt mịn

(sét, sét pha cát, bùn và than bùn).Việc xác định độ ổn định của công trình trên đất yếu, ngoài các đặc tính của đất nền còn phụ thuộc vào các loại công trình (nhà, đường, cầu, đập, đê, đường sắt...) và quy mô công trình xây dựng trên đó.

Một vài chỉ số tiêu biểu của đất yếu được trình bày dưới đây [29], [30]:

- Độ ẩm: 30% hoặc lớn hơn cho đất cát pha 50% hoặc lớn hơn cho đất sét 100% hoặc lớn hơn cho đất hữu cơ.

- Chỉ số N của xuyên động tiêu chuẩn 0 - 5

- Sức kháng cắt không thoát nước Su: 20 - 40 kPa

- Nén một trục có nở hông: 50 kPa hoặc nhỏ hơn.

- Lực cản riêng trung bình của đất ở một số huyện, tỉnh thuộc miền Bắc:

+ Huyện Bình Giang (Hải Dương): K0 = 73400 N/m2;

+ Huyện Gia Lộc (Hải Dương): K0 = 561000 N/m2;

+ Huyện Đông Hưng (Thái Bình): K0 = 63200 N/m2;

+ Huyện Nghĩa Hưng (Nam Định): K0 = 66800 N/m2;

+ Huyện Bình Xuyên (Vĩnh Phúc): K0 = 54300 N/m2;

+ Tỉnh Hải Dương: K0 = 64800 N/m2;

+ Tỉnh Hà Nam: K0 = 69600 N/m2;

+ Tỉnh Thái Bình: K0 = 62400 N/m2;

+ Thành phố Hà Nội: K0 = 52000 N/m2;

+ Tính chung cho Đồng bằng Bắc bộ: K0 = 65700 N/m2.

Việc xác định độ ổn định của công trình trên đất yếu, ngoài các đặc tính của đất nền còn phụ thuộc vào các loại công trình (nhà, đường, cầu, đập, đê, đường sắt...) và quy mô công trình.

Do phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án là nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của bộ công tác MKCN do Việt Nam chế tạo với điều kiện thực tế của quá trình khai thác sử dụng máy tại vùng đồng bằng Bắc Bộ nên NCS đã lựa chọn nền địa chất điển hình cho vùng đồng bằng Bắc Bộ là dự án đường Vành dai 2 đoạn Vĩnh Tuy – Minh Khai để thực hiện việc đo đạc thực nghiệm trên máy thực. Bản đồ địa chất công trình khi khoan cọc với MKCN CX500 tại công trường thi công

dự án đường Vành đai 2 đoạn Vĩnh Tuy-Minh Khai [54] được trình bày trong Phụ lục 1.

Bảng 1.1. Hệ số cản đào thuần túy theo chiều sâu cọc ứng với tầng địa chất tại công trình thi công dự án đường Vành đai 2 đoạn Vĩnh Tuy-Minh Khai

Thứ tự lớp đất

Độ sâu (m)	Mô tả tầng địa chất	Hệ số cản đào thuần túy K (N/m2)
1	0 - 2,0	Nền đường, đất đá san lấp, cạt hạt nhỏ	130000 - 250000
2	2,0 - 4,2	Sét pha mày xám vàng, xám nâu, trạng thái dẻo cứng	55000 - 130000
3	4,2 - 8,0	Sét pha màu nâu hồng, trạng thái dẻo mềm	27000 - 60000
4	8,0 - 26,0	Sét pha màu xám nâu, xám vàng, xám trắng, trạng thái dẻo cứng	55000 - 130000
5	26,0 - 32,5	Sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm	27000 - 60000
6	32,5 - 35,7	Sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng	55000 - 130000
7	35,7 - 36,7	Sạn sỏi lẫn cát, kết cấu rất chặt	130000 - 250000
8	36,7 - 41,0	Cuội sỏi lẫn cát sạn đa màu, đa khoáng, kết cấu rất chặt	130000 - 250000
9	41,0 - 47,0	Cát hạt nhỏ lẫn sạn sỏi, kết cấu rất chặt	130000 - 250000
10	47,0 - 57,7	Cuôi sỏi lẫn cát sạn đa màu, đa khoáng, kết cấu rất chặt	230000 - 320000

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 160 trang tài liệu này.

1.1.2. Giới thiệu về công nghệ thi công cọc khoan nhồi‌

Cọc khoan nhồi đã được sử dụng trên thế giới từ những năm cuối thế kỷ XIX [14]. Qua hơn một thế kỷ, đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành để phát triển về công nghệ thi công, các phương pháp phân tích tính toán, thiết bị tạo lỗ cũng như các phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng. Với những ưu điểm của nó, cho đến nay cọc khoan nhồi đã được sử dụng phổ biến và là giải pháp tối ưu cho các công trình có tải trọng lớn như nhà cao tầng và các công trình cầu trên thế giới. Kích thước cọc hiện nay cho phép từ  0,60 m đến  3,00 m qua mọi địa tầng với chiều sâu từ 10 m đến 120 m. Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn đã giải quyết được các vấn đề kỹ thuật móng sâu trong điều kiện địa chất phức tạp.

Cọc khoan nhồi bắt đầu được nghiên cứu sử dụng ở Việt Nam từ những

năm 1970 nhưng cọc khoan nhồi đường kính lớn được sử dùng lần đầu tiên vào năm 1993 với 36 cọc đường kính 1,3 m sâu 38 m tại cầu Việt Trì – Phú Thọ. Trong khoảng chục năm trở lại đây, cùng với yêu cầu khắt khe về chất lượng công trình thì việc lựa chọn giải pháp sử dụng móng hợp lý là vấn đề được quan tâm, đặc biệt là khi xây dựng các cầu hiện đại, nhà cao tầng và các công trình xây dựng công nghiệp khác. Giải pháp sử dụng cọc khoan nhồi mang lại nhiều ưu điểm, có thể đáp ứng nhiều mục tiêu quan trọng trong thi công nền móng, đồng thời có thể đễ dàng điều chỉnh thiết kế lựa chọn kích thước cọc linh hoạt phù hợp với tải trọng công trình và địa tầng xây dựng nên có thể thay thế cho móng bè, móng hộp, móng khối, móng trụ và cả móng cọc đúc sẵn không đủ năng lượng đóng cọc tới tầng đất ở sâu. Vì vậy nền móng các công trình bằng giải pháp cọc khoan nhồi ngày càng được sử dụng rộng rãi, chiếm tỷ lệ lớn trong các công trình giao thông và công trình xây dựng khác có tải trọng tập trung từ vài trăm tấn đến vài nghìn tấn, [49].

Quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi phổ biến được áp dụng tại Việt Nam hiện nay thể hiện theo sơ đồ Hình 1.1.dưới đây [1], [41]:

Hình 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ thi công cọc khoan nhồi

Bảng 1.2. Một số công trình tiêu biểu ở Việt Nam đã ứng dụng cọc khoan nhồi để gia cố nền móng trong vòng 30 năm trở lại đây

Tên công trình	Năm	Chủ đầu tư
1	Thuỷ điện Trị An	1989	Liên Xô - Viêt Nam
2	Khách sạn Norfobk	1993	Úc
3	Văn phòng Báo tuổi trẻ	1993	Pháp
4	Nhà máy thức ăn gia súc Đồng Nai	1994	Thái lan
5	Nhà máy giấy Đồng Nai	1994	Trung Quốc
6	Cầu Quán Hàu	1996	Bộ GTVT
7	Cầu Mỹ Thuận	1997	Úc
8	Cầu Tân Đệ	1999	Ban QLDA 18
9	Cầu Thanh Trì	2002	Bộ GTVT
10	Cầu Bính	2002	Ban QLDA Hải Phòng
11	Cầu Thuận Phước	2003	TP Đà Nẵng
12	Cầu Cần Thơ	2004	Bộ GTVT
13	Cầu Vĩnh Tuy	2005	UBND TP Hà Nội
14	Cầu Đông Trù	2007	Bộ GTVT
15	Cầu Trần Thị Lý	2009	Tổng Công Ty CTGT1
16	Tuyến metro Nhổn – Kim Mã	2011	Bộ GTVT
17	Cầu Vĩnh Thịnh	2011	Bộ GTVT
18	Cầu Rồng –Đà Nẵng	2011	Sở GTVT Đà Nẵng
19	Cầu Vượt nút giao Long Biên	2014	Ban Quản lý dự án hạ tầng Tả Ngạn
20	Cầu Bạch Đằng	2018	UBND Tỉnh Quảng ninh

1.1.3. Giới thiệu về thiết bị thi công cọc khoan nhồi‌

1.1.3.1. Thực trạng máy khoan cọc nhồi tại Việt Nam

Ở Việt Nam hiện nay, các công ty xây dựng có xu hướng mua thiết bị tạo cọc khoan nhồi của hãng NIPPON SHARYO như: ED4000, ED5000, ED5500; của hãng HITACHI - Nhật Bản như: CX500, KH125, KH150, KH180, KH250, IHI DCH800

và gần đây đã nhập các thiết bị của hãng SOILMEC của Italia như: R825, R725, R930, R1240; của hãng BAUER - CHLB Đức như: GB46, BG25C; máy khoan tuần hoàn của Trung Quốc như: GPS20, GPS15A, QJ250; máy khoan giã đá của Trung Quốc như: CK1500, CK2000, CK2500 [16]. Dưới đây là một số thiết bị thi công khoan cọc nhồi đã có mặt tại Việt Nam.

Bảng 1.3. Một số loại thiết bị dùng để thi công cọc khoan nhồi đã có ở Việt Nam [47], [52], [53]

Tên thiết bị	Hãng và nước sản xuất	Các thông số kỹ thuật cần thiết					Cơ quan quản lý thiết bị
Tên thiết bị	Hãng và nước sản xuất	Phương pháp khoan	Độ sâu khoan max(m)	Đường kính (mm)	Thiết bị chuyên dùng	Đánh giá thiết bị	Cơ quan quản lý thiết bị
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)	(8)	(9)
1	YTB-50	Liên-Xô (cũ)	Khoan ruột gà + khoan choòng	30	200-400	DCCT	Không đồng bộ	Các cơ quan khảo sát DCCT, DCTV ở phía Bắc và một ít ở phía Nam
2	YPT-3AM	nt	nt	45-50	400-600	DCCT+DCTV	Không đồng bộ
3	YPT-25A, 3 150	nt	nt	45-50	400--600	nt	nt
4	F-60	Hà Lan	nt	30-60	400-900	Khoan nước	nt	Trung tâm khoan địa chất
5	F-120L	Italia	nt	45-60	400-800	ĐCTV	nt	Công ty công trình giao thông 8 thành phố Hồ chí Minh
6	EO-400	Nhật	Khoan gầu xoay	55	800-1500	Cọc khoan nhồi	Đồng bộ	Tổng công ty XD Thăng Long
7	TRC-15	SANWA- Nhật	Khoan tuần hoàn ngược	30-60	600-15000	Cọc khoan nhồi	Đồng bộ	Tổng công ty XD Thăng Long